專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型充電放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型充電放電裝置。在蓄電池的研究、生產(chǎn)、半成品和成品測(cè)試以及使用中，需要多種電源變換裝置對(duì)蓄電池進(jìn)行充電和放電。很多場(chǎng)合要求裝置同時(shí)具有充電和放電功能，并且能夠快速切換，當(dāng)電池的放電能量較大或放電對(duì)環(huán)境溫度影響較大時(shí)，能量的合理循環(huán)利用或放電熱量的引出就很重要。
目前使用的充電放電裝置很多，功率范圍很廣，一般是通過(guò)繼電器或機(jī)械開(kāi)關(guān)進(jìn)行充電和放電的切換，其中，在ZL 94 2 09823.4中公知的充放電裝置是一種適應(yīng)范圍寬、充電和放電一體并且能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向傳遞，它使用了繼電器作為充電和放電的切換開(kāi)關(guān)，從而限制了它的切換速度。在IEEE PESC 1978 RECORD中發(fā)表了由R.D.Middlebrook，Slobodan Cuk and W.beken著作的A NewBattery Charge/discharge Converter，文中的充電放電轉(zhuǎn)換器在典型的Cuk電路的基礎(chǔ)上，加入一個(gè)開(kāi)關(guān)器件和一個(gè)續(xù)流二極管分別與原電路的續(xù)流二極管和開(kāi)關(guān)器件并聯(lián)構(gòu)成對(duì)稱(chēng)電路實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳遞，它使用電容來(lái)貯能和傳送能量，并使用了兩個(gè)電感，它對(duì)電容的要求較高。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種無(wú)繼電器和機(jī)械開(kāi)關(guān)的充電放電裝置，它能夠快速切換充電和放電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳遞。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種將放電能量饋入直流母線(xiàn)的充電放電裝置，放電的能量能夠被并聯(lián)在母線(xiàn)上的其他裝置利用、儲(chǔ)存或引出消耗。
本發(fā)明由以下部分組成——個(gè)由開(kāi)關(guān)器件(11、12)、續(xù)流二極管(13、14)和電感(15)構(gòu)成的能量雙向傳遞變換器主變換器。對(duì)蓄電池(16)充電時(shí)，開(kāi)關(guān)器件(11)、續(xù)流二極管(14)和電感(15)工作；放電時(shí)，開(kāi)關(guān)器件(12)、續(xù)流二極管(13)和電感(15)工作；——電流檢測(cè)電路(21)、電流調(diào)整端(51)和電流比較電路(23)，它用來(lái)設(shè)定或限定蓄電池(16)充電與放電的電流；——電壓檢測(cè)電路(22)、電壓調(diào)整端(52)和電壓比較電路(24)，它用來(lái)設(shè)定或限定蓄電池(16)充電與放電的電壓；——調(diào)制電路(25)，根據(jù)電流比較器(23)和電壓比較器(24)的輸出來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件。充電/放電控制端用來(lái)切換主變換器的工作方式；——驅(qū)動(dòng)電路(31)用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件(11)，驅(qū)動(dòng)電路(32)用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件(12)；——直流母線(xiàn)(41、42)為裝置給蓄電池(16)充電時(shí)提供能量，并且能接受蓄電池(16)放電時(shí)送入母線(xiàn)的能量。
這樣一種充電放電裝置可以用于充電電池、電池極板和半成品電池的充電和放電，如電池的化成、檢測(cè)、蓄電池活化以及新充電方法。該裝置在充電/放電轉(zhuǎn)換時(shí)不需要機(jī)械開(kāi)關(guān)或機(jī)械繼電器，能進(jìn)行快速切換，可以進(jìn)行恒流、恒壓、恒流限壓、恒壓限流充電和放電，還可以按一定波形或程控電流、程控電壓等方式充電和放電。電池的放電能量可以被其他單元用于充電或儲(chǔ)存?zhèn)溆?，從而達(dá)到高效率節(jié)能的目的。
關(guān)于本發(fā)明的工作原理將通過(guò)例子給以詳細(xì)說(shuō)明，附

圖1表示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例裝置。
在如圖1所示實(shí)施例裝置中，開(kāi)關(guān)器件(11、12)采用VMOS管、GTR、IGBT或其他開(kāi)關(guān)器件，裝置工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，調(diào)制電路采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)方式。以下分別以充電和放電兩種狀態(tài)說(shuō)明其工作原理，為簡(jiǎn)化說(shuō)明，均設(shè)為理想器件。
充電時(shí)，開(kāi)關(guān)器件(11)按一定占空比開(kāi)通和關(guān)斷，開(kāi)通時(shí)，母線(xiàn)(41、42)的電壓U1和蓄電池(16)的電壓U2之差U1-U2加于電感(15)兩端，使電感(15)的電流上升，電感(15)的儲(chǔ)能增加；關(guān)斷時(shí)，電感(15)通過(guò)續(xù)流二極管(14)向蓄電池(16)釋放能量。PWM調(diào)制電路(25)工作在固定頻率，根據(jù)蓄電池(16)的電壓和流過(guò)的電流來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件(11)的導(dǎo)通時(shí)間寬度，從而調(diào)節(jié)輸送給蓄電池(16)的能量，達(dá)到控制蓄電池(16)充電的電流和電壓。電流控制端(51)和電壓控制端(52)可以與電位器或其他控制電路相接，實(shí)現(xiàn)電流和電壓的調(diào)整與變化。
放電時(shí)，與充電類(lèi)似，開(kāi)關(guān)器件(12)按一定占空比開(kāi)通和關(guān)斷，開(kāi)通時(shí)，蓄電池(16)的電壓U2加于電感(15)兩端，使電感(15)的電流上升，電感(15)的儲(chǔ)能增加；關(guān)斷時(shí)，電感(15)通過(guò)續(xù)流二極管(13)向母線(xiàn)(41、42)釋放能量。PWM調(diào)制電路(25)，根據(jù)蓄電池(16)的電壓和流過(guò)的電流來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件(12)的導(dǎo)通時(shí)間寬度，從而達(dá)到控制蓄電池(16)放電的電流和電壓。
控制端(53)控制調(diào)制電路(25)選擇驅(qū)動(dòng)電路(31)和(32)，充電時(shí)選擇驅(qū)動(dòng)電路(31)，放電時(shí)選擇驅(qū)動(dòng)電路(32)，這樣，該裝置可以實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換，改變能量的傳遞方向。
如上所述，裝置在充電和放電的切換時(shí)沒(méi)有使用機(jī)械開(kāi)關(guān)和繼電器，不存在機(jī)械觸點(diǎn)的壽命問(wèn)題，尤其適合于頻繁切換的場(chǎng)合，例如，蓄電池的化成和測(cè)試。該裝置能夠較簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)放電能量的循環(huán)利用，對(duì)于節(jié)約能源有重要意義。
權(quán)利要求
1.一個(gè)由開(kāi)關(guān)器件、電感及二極管等構(gòu)成的能量雙向傳遞充電放電裝置，其特征在于一對(duì)直流母線(xiàn)(41、42)上接入兩個(gè)并聯(lián)有二極管(13、14)的開(kāi)關(guān)器件(11、12)，在兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件的中點(diǎn)連接電感(15)和蓄電池(16)即構(gòu)成了基本的能量雙向傳遞充電放電裝置；對(duì)蓄電池(16)充電時(shí)，開(kāi)關(guān)器件(11)、續(xù)流二極管(14)和電感(15)工作；放電時(shí)，開(kāi)關(guān)器件(12)、續(xù)流二極管(13)和電感(15)工作。
2.按權(quán)利要求1的充電放電裝置，其特征在于充電和放電使用同一個(gè)電感(15)。
3.按權(quán)利要求1的充電放電裝置，其調(diào)制電路(25)可以包含一個(gè)或兩個(gè)調(diào)制電路，其特征在于充電/放電控制端(53)可以使其選擇驅(qū)動(dòng)電路(31)或(32)，從而使裝置工作在充電或放電狀態(tài)。
4.按權(quán)利要求1、2、3的充電放電裝置，其供電母線(xiàn)(41、42)為直流供電，其特征在于母線(xiàn)與整流裝置、其他充電放電單元、其他用電裝置或儲(chǔ)能裝置相連。
全文摘要
一種新型充電放電裝置，它包含一個(gè)由開(kāi)關(guān)器件(11、12)、續(xù)流二極管(13、14)和電感(15)構(gòu)成的能量雙向傳遞變換器，它可以將母線(xiàn)(41、42)上的能量給蓄電池(16)充電，也可以轉(zhuǎn)換為對(duì)蓄電池進(jìn)行放電，并將放電的能量送入母線(xiàn)。通過(guò)檢測(cè)裝置(21、22)和控制電路(23、24、25)可以對(duì)電池充電或放電時(shí)的電流和電壓進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1160941SQ9610363
公開(kāi)日1997年10月1日 申請(qǐng)日期1996年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月29日
發(fā)明者龍順游 申請(qǐng)人:龍順游